MEMS微屏蔽傳輸線射頻特性研究及其應(yīng)用.pdf

1、從低頻段到毫米波頻段，RF MEMS（Radio-Frequency Micro-Electro-Mechanical System）器件具有體積小、緊湊且方便集成的特點。MEMS工藝相比傳統(tǒng)工藝手段提供了精確度為微米級加工，有利于實現(xiàn)高性能的毫米波器件。傳輸線是微波射頻系統(tǒng)中最基本的元件，直接影響整個系統(tǒng)的性能指標(biāo)。在MEMS技術(shù)的幫助下，針對傳統(tǒng)傳輸線結(jié)構(gòu)在高頻段性能惡化嚴(yán)重的問題，人們提出了多種新型結(jié)構(gòu)如提升式、重疊式等共面波導(dǎo)結(jié)

2、構(gòu)。這些新型結(jié)構(gòu)在一定程度上改善了傳輸線的微波性能如特性阻抗變化范圍、插損等，但各個結(jié)構(gòu)也具有各自的缺點如集成、加工難度大以及應(yīng)用范圍有限等，因此在本論文中針對另一種新型傳輸線-薄膜支撐空腔型微屏蔽傳輸線進行分析，得到微屏蔽傳輸線的傳輸特性以及利用其設(shè)計濾波器結(jié)構(gòu)、移相單元。本文的主要內(nèi)容為：
　　1．介紹微屏蔽傳輸線的物理結(jié)構(gòu)，分析信號傳輸?shù)哪Ｊ?，利用保角變換法分析傳輸線的傳輸特性（如特性阻抗、相對介電常數(shù)等），分析傳輸線結(jié)構(gòu)參

3、數(shù)對傳輸線性能的影響。同時分析加入上屏蔽腔對傳輸線輻射損耗的影響。最后與共面波導(dǎo)傳輸線進行比較，驗證分析微屏蔽傳輸線在插損和色散特性上的優(yōu)勢。
　　2．分析傳輸線的不連續(xù)結(jié)構(gòu)的電氣分布參數(shù)模型，利用傳輸線的耦合線結(jié)構(gòu)設(shè)計低通濾波器和帶通濾波器結(jié)構(gòu)。設(shè)計了25GHz的高低阻抗低通濾波器，通帶內(nèi)的插損小于0.5dB，阻帶抑制-12.5dB@5GHz；同時設(shè)計了兩個45GHz的寬帶帶通濾波器，帶寬為50％，帶內(nèi)插損小于1dB；針對微屏蔽

4、傳輸線結(jié)構(gòu)設(shè)計了傳輸線的MEMS加工流程。
　　3．針對開關(guān)線型移相器結(jié)構(gòu)尺寸大的難題，提出了改良型微屏蔽傳輸線結(jié)構(gòu)。利用微屏蔽傳輸線設(shè)計了45°的移相單元，通過仿真緊湊型移相單元實現(xiàn)了中心頻率為30GHz的49°移相，插損在1dB以內(nèi)。
　　4．為了方便微屏蔽傳輸線測試以及與集成電路集成，本論文中設(shè)計了微屏蔽傳輸線與 WR10矩形波導(dǎo)之間轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，分析轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)傳輸模式的改變，仿真結(jié)果顯示在整個W波段轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)具有2dB以內(nèi)的